Spectroscopia cu pozitroni anihilați

Ansamblul experimental PAS
Ansamblul de detectori CDBS și PALS

Spectre CDBS pentru membrane PE implantate cu ioni de Cu
Spectre CDBS pentru membrane de polietilenă (cu grosimea de 50 µm) implantate cu ioni de Cu, cu energia de 90 keV
CDBS și PALS
Responsabili: Florin Constantin, Marin Focșăneanu, Marta Petruneac

Spectroscopia de pozitroni (PAS - Positron Annihilation Spectroscopy) este unul din cele mai performante instrumente de studiu pentru materialele care prezintă structuri cristaline sau cuasi-cristaline (metale, polimeri etc). Anihilarea pozitronilor termalizaţi cu electronii din substanţa cu respectarea legilor de conservare are drept consecinţă apariţia a doua cuante gamma de anihilare emise la 180 grade, fiecare având energia de 511 keV.

În cadrul DFNA materialele de interes pot fi analizate simultan prin două tehnici PAS:
• Spectroscopie de timp de viață al pozitronului (PALS – Positron Annihilation Lifetime Spectroscopy)
• Spectroscopie în coincidență cu studiul lărgirii Doppler a liniei de anihilare (CDBS – Coincidence Doppler Broadening Spectroscopy)
PALS oferă informații asupra densității electronice a sitului de anihilare, deoarece timpul de viață al pozitronului este sensibil la dimensiunea, dar și la concentrația defectelor din material. Tehnica CDBS redă distribuția de impuls a electronilor (cu care se anihilează pozitronii), furnizând totodată, concomitent cu PALS, informații despre vecinătatea chimică a regiunii în care s-a produs anihilarea perechii electron-pozitron.

În urma ultimelor dezvoltări metodologice, sistemul de achiziție PALS este acum unul digital, ce prezintă atuuri evidente, precum achiziția online a datelor, utilizarea offline a filtrelor, păstrând totodată rezoluția temporală a sistemului analogic, dar cu un timp de achiziție considerabil mai scurt.

Pentru mai multe detalii vă rugăm să consultați referințele bibliografice de mai jos sau să ne contactați.

Referințe:
[1] F. Constantin, M. Focsaneanu, M. Petruneac, Romanian Journal of Physics 65, 901 (2020)
[2] F. Constantin et al., Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures Vol. 6, No 2, April - June 2011, p. 543 - 548

Tun pozitroni
Prototip accelerator electrostatic de pozitroni dezvoltat în cadrul DFNA cu energie variabilă (1-50 keV)
Dezvoltare fascicul monoenergetic pozitroni
Responsabili: Florin Constantin, Liviu Crăciun, Mihai Straticiuc

Fasciculele de pozitroni de înaltă calitate, cu energie variabilă sunt esențiale în cazul profilării defectelor în adâncime. O posibilă abordare în vederea depășirii acestei dificultăți este reprezentată de utilizarea unui ciclotron compact drept sursă de radiații β+ pentru un accelerator de pozitroni clasic. Una dintre cele mai importante active ale IFIN-HH constă într-un ciclotron ACSI TR19 dedicat producerii de radioizotopi cu timp de viață scurt. Rolul principal în acest demers îi revine unui prototip 0, direcție strategică pentru DFNA, cu scopul principal de a valida un prototip de accelerator de pozitroni ce funcționează în linie cu ciclotronul TR19.

Pentru mai multe detalii vă rugăm să consultați referințele bibliografice de mai jos sau să ne contactați.

Referințe:
[1] M. Straticiuc et al., Optoelectronics and Advanced Materials – Rapid Communications, Vol. 6, No. 9-10, September - October 2012, p. 836 - 839
[2] A. Vasilescu et al., Applied Surface Science 255 (2008) 46–49
[3] F. Constantin et al., AIP Conf. Proc. 1099, 960, 2009

Tehnici analitice
Comparație dintre spectroscopia cu pozitroni anihilați și alte tehnici analitice convenționale: microscopia de scanare prin efect tunel (STM), microscopia de forță atomică (AFM), împrăștierea de neutroni (nS), microscopia optică (OM), microscopia cu transmisie de elctroni (TEM). Dreptunghiul verde reprezintă un exemplu pentru domeniul de sensibilitate și adâncimea probată la utilizarea acestor tehnici în procesele de C&D premergătoare fabricării semiconductorilor